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科技“战疫”!一文看AI、大数据如何在抗击新冠病毒中大显身手

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 Evelyn Zhang • 2020-02-21 17:30:58 来源:前瞻网 E5121G0

新冠病毒的防控成为当下全民的焦点,而全球研究人员和创业公司正在使用各种技术来预测该病毒下一步可能出现的位置,甚至有可能在其他潜在威胁的新病毒出现之前发出警报。从AI、大数据,到基因测序、体外检测,一系列黑科技正高效地助力科学“战疫”。

AI

发现、定位与动态追踪

波士顿儿童医院首席创新官兼波士顿大学教授约翰·布朗斯的团队建立了一个名为“Healthmap”的工具,该工具可从在线新闻报道、聊天室等渠道收集有关新疫情的信息。然后,Healthmap会智能整理以前分散的数据,生成可视化效果,以显示诸如冠状病毒之类的传染病的传播方式和传播地点。 Healthmap的输出补充了美国疾病控制与预防中心(CDC)和世界卫生组织(WHO)等组织使用的更多传统数据收集技术。临床医生,研究人员和政府正在使用该项目的数据。

Healthmap现在被用作早期预警和报告项目的数据源,该项目是包括CDC在内的公共卫生机构之间的国际合作,旨在快速检测全世界的生物威胁。世卫组织的“开放源码流行病情报”计划也使用了该方法,该方法旨在迅速发现可能的公共卫生威胁。

其他技术上的病毒防护计划已远远超出了仅追踪现有疫情的范围。 BlueDot是一家总部位于多伦多的健康监控公司,于2014年成立,它从众多的在线资源中收集疾病数据,然后使用航空公司的航班信息来预测下一个传染病的发生位置。BlueDot的创始人兼首席执行官兼传染病医生Kamran Khan博士说,这种预测技术对于航空公司等其他公司以及医院的医护人员都是必不可少的,因为他们可能是第一个与潜在传染病患者互动的人。

同时,一些研究人员的目的是在潜在的新型病毒甚至从动物转移到人类之前就对其进行识别。全球病毒项目(GVP)是一项提议的研究工作,它将建立在以前的概念验证项目的基础上,旨在开发一种动物和人类有可能感染人类的​​绝大多数病毒的遗传和生态数据库。一些科学家认为,绘制人类病毒(感染人类或生活在我们体内的广泛病毒)的图谱是健康研究中的“关键优先事项”。现在,研究人员说,长达十年的GVP收集工作将能够在下一次爆发之前开发出新的疫苗、药物和其他预防措施。他们在全球范围内收集的有关病毒的大量数据也可以用于训练AI算法,以预测动物中哪些病毒更可能被转移到人类。

加州大学戴维斯分校疾病生态学教授,GVP董事会成员乔娜·马泽特说:“我们不能只看几个物种,只看几个地点。” “我们需要真正地了解是否可以事先了解所有……病毒多样性。”这是一项艰巨的任务。美国国际开发署的PREDICT项目是GVP的前身,拥有2亿美元的资金。但研究人员们想要的为GVP募集的资金是目前的几倍。一些国家已经开始逐步为该项目自筹资金。

当然也有不少人看到了分析技术中的“盲点”。宾夕法尼亚州立大学传染病动态中心生物学助理教授妮塔·巴蒂(Nita Bharti)说,流行病学家长期以来一直使用自然语言处理和分析航线等技术。她认为,这种方法有其局限性,特别是在考虑到在世界上较贫困的地区时,可能产生的在线数据就会骤减。“当你汇总倾向于代表所有人口中资源丰富或富裕的数据时,存在一些盲点和某些人口代表性不足的研究对象。”

同时,了解病毒并不一定意味着我们能够阻止其传播-埃博拉疫情已有数十年之久,直到2014年至2016年爆发疫情在西部非洲夺走了11,000多人的生命。“将所有的病毒建库分类,显然很有意义,但我真的不知道如何将其应用于全球健康应对措施,或者如何将其用于预测。” GVP的研究人员Bharti表示。该计划的预计价格为12亿美元,这在现金紧缺的传染病研究领域也引起了人们的关注。明尼苏达大学传染病研究与政策中心主任迈克尔·奥斯特霍尔姆说:“我们只需要解决我们已经知道的疾病。”

但是,这些前沿努力的拥护者认为,首先预防爆发,而不是在爆发后进行抵抗,这样才是明智之举。他们指出,研究人员倾向于“跳到最后发现的病毒并进行回溯追踪”,并表示“我们已经一遍又一遍地做到了”。 “现在该改变这种模式了。”

发热检测技术

在寻找潜在感染的过程中,是否发烧是一个重点,这是新冠肺炎的常见症状。

社区和办公楼主要依靠手持温度计,而公共交通枢纽使用人工智能和红外热像仪的发烧检测系统。

在北京,由中国搜索巨头百度开发的系统使用红外和面部检测技术对火车站来来往往的出行者进行筛选,该技术可以自动拍摄每个人的面部。如果某人的体温在37.3摄氏度(华氏99度)或以上,则系统会发出警报——提示车站工作人员进行二次检查。

据百度称,其系统每分钟可以检查200多人,远快于机场使用的热敏扫描仪。

基于AI图像识别技术和红外热成像技术,百度AI多人体温快速检测解决方案,使用了基于人脸关键点检测及图像红外温度点阵温度分析算法,可以在一定面积范围内对人流区域多人额头温度进行快速筛选及预警,解决了佩戴口罩及帽子造成的面部识别特征较少的问题,方便对人流聚集处的快速筛选。

梅格维(Megvii)也已经开发了一种类似的系统,该系统目前正在北京的地铁站中使用。该公司发言人补充说,团队必须优化其系统模型,以保证“仅露出额头就能有效地检测温度。”

除了检测发烧外,中国的技术公司还竞相开发各种服务,以帮助控制新冠肺炎的传播蔓延。从准备无人机运送医疗用品,到绘制从武汉传播的病毒图,无一不体现着科技在这次“战疫”中的重要角色。

数据采集分析

目前,不少系统已经具备疫情数据快速收集、身份系统数据比对、数据服务疫情防控等功能,可大幅度简化信息填写流程,减轻数据汇总负担,帮助实时精准掌控疫情。

此前“新型冠状病毒肺炎确诊患者同行程查询工具”系统在朋友圈刷屏,查询者只需要输入“日期”和“车次或者航班”就可以了解到自己所乘坐的交通工具上是否有新型冠状病毒肺炎确诊患者。

在一些重点城市,比如北京、上海、武汉、成都等,上线了“发热门诊地图”,用户通过相关APP搜索“发热门诊”,即可查看附近发热门诊具体位置,并规划合理的交通方式。

此外,百度根据实时人群数据,还在地图服务中设置了热力图,显示城市各空间中人流量大小,为人们出行提供参考,减少人员聚集,降低疫情扩散的风险。

其他“黑科技”

火神山、雷神山两座医院用上了更“快”的5G——原本需要近1个月才能开通的5G基站,均在2天内成功开通。目前,全国部分医院也用上了5G会诊系统,可实现全方位无障碍远程移动会诊。

与此同时,大数据、云计算、传感器等新技术也在疫情防控中发挥了积极作用:华为云医疗智能体向研究机构免费开通其人工智能研发平台,用于病毒基因组研究、抗病毒药物研发等;由浪潮承建的云南省疫情监测指挥系统实现疫情数据省、市、县三级穿透,为研判疫情发展趋势等提供支撑;在上海南站、上海站、虹桥站等火车站,巨哥电子安装了数十台人体测温热像仪设备,极大提升了测温效率;东软医疗紧急推出的移动CT扫描单元“雷神”,可在减少交叉感染风险的同时满足诊疗需求;不久之前的消毒/无人导诊机器人、无人机,更是凭借高能操作一下子就成为了“网红”……

生物医疗技术

在专门的医疗技术如基因测序、体外诊断等方面,也迎来了诸多进展。

一些企业推出了低成本桌面型基因测序仪,利用高通量测序技术,有效提高阳性率,同时动态追踪、监测病毒可能的变异。

上海科技创新资源数据中心联合中国科学院上海巴斯德研究所、中国科学院上海营养与健康研究所共同研发的基于二代测序数据的病毒基因组鉴定服务,从2月13日起通过上海科技创新资源数据中心官微,在线面向全国医疗机构、医生和医学研究者免费开放至疫情全面结束。

清华大学联合研发的“新型冠状病毒肺炎智能辅助诊断系统”已成功通过应用测试,进入临床试用阶段。该系统可在短时间内完成大量疑似病例的胸部CT筛查,显著提升新冠肺炎诊断效能。

据悉,病毒基因组鉴定与核酸检查相比,优势在于不仅可精准识别病毒基因特性,还能监测病毒变异趋势并及时做出更新判定。

随着新冠病毒全基因组序列的获取和病原核酸监测的完成,检测试剂盒也逐步加大投入使用。

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